專利名稱：智能型蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池組的巡檢與監(jiān)測(cè)，屬于電子控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的蓄電池組巡檢產(chǎn)品對(duì)電池失效判斷的智能化程度較低，失效檢測(cè)的參數(shù)在 使用過程中難以更改。目前的蓄電池組巡檢產(chǎn)品通常包括數(shù)字光耦隔離的模擬量輸入 電路，如專利200510029073. 4無源隔離的蓄電池電壓監(jiān)測(cè)電路，這種電路使用元器件 多、成本高、生產(chǎn)調(diào)試不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用元器件少、低成本、小體積、高可靠的蓄電池巡檢 監(jiān)測(cè)儀，整個(gè)產(chǎn)品不需要人工調(diào)整的元器件。通過使用該技術(shù)，便可提供蓄電池組的 過電壓告警、欠電壓告警、單只電池電壓偏離各只電池的平均值告警等信息，各種參 數(shù)的具體值為多少，均可由用戶通過計(jì)算機(jī)方便地査看或重新配置，能夠通過網(wǎng)絡(luò)實(shí) 現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或集中監(jiān)控。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的智能型蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀，輸入接口與串聯(lián)蓄電池 組的各只蓄電池的正極相連，經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)形成適當(dāng)?shù)碾妷汉筇峁┙o智能模塊，由 智能模塊經(jīng)過運(yùn)算、比較，輸出到數(shù)碼顯示模塊分別顯示各只蓄電池以及蓄電池組的 電壓值和狀態(tài)標(biāo)志，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有蓄電池不正常時(shí)通過故障告警電路發(fā)出告警信號(hào)，通過 通訊接口模塊實(shí)現(xiàn)參數(shù)的査看或重新配置以及對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其特征是包 括以下硬件電路
電源[l]:為蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀提供直流工作電源；
智能模塊[2]:內(nèi)含程序存儲(chǔ)器、非易失性可擦寫存儲(chǔ)器、AD轉(zhuǎn)換電路及控制
程序；
輸入接口 [3]:數(shù)字量或模擬量的輸入通道，與智能模塊[2]相連； 分壓電阻網(wǎng)絡(luò)[4]:用于對(duì)各只蓄電池的電壓進(jìn)行分壓，給智能模塊提供合適 的電壓信號(hào)，與智能模塊[2]相連；
通訊接口模塊[6]:用于與外部通訊，與智能模塊[2]相連；
數(shù)碼顯示模塊[7]:用于顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態(tài)標(biāo)志，與
智能模塊[2]相連。
故障告警電路[8]:用于聲光告警信號(hào)，與智能模塊[2]相連。
分壓電阻網(wǎng)絡(luò)[4]不需要隔離元件，直接與各只電池和智能模塊[2]構(gòu)成電氣連接。
本發(fā)明是按照上述構(gòu)思使用上述主要部件組合而成的，其工作原理是 利用高性能單片機(jī)作為智能模塊，通過輸入接口提供的電壓信號(hào)，經(jīng)分壓電阻網(wǎng) 絡(luò)對(duì)各只蓄電池的電壓進(jìn)行分壓，給智能模塊提供便于進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)，再 由智能模塊對(duì)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)過運(yùn)算、比較并與用戶配置的告警參數(shù)進(jìn)行比較、分 析，由數(shù)碼顯示模塊顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態(tài)標(biāo)志，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有蓄 電池不正常時(shí)通過故障告警電路發(fā)出聲光告警信號(hào)，通過通訊接口模塊實(shí)現(xiàn)參數(shù)的査 看或重新配置以及對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，用戶配置的參數(shù)存貯在非易失性可擦寫 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。
智能模塊通過編程接口進(jìn)行編程，如果需要擴(kuò)展蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀的功能，一 般不需要改變硬件，只需修改軟件，在軟件的控制下實(shí)現(xiàn)其功能的擴(kuò)展。
通過通訊接口模塊給智能模塊發(fā)送相應(yīng)的指令，可以方便地讀取或重新配置各 種參數(shù)。通訊方式可以是直接與智能模塊相連的方式，也可以是通過有線網(wǎng)絡(luò)或無 線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程通訊方式。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果
(1) 對(duì)多只蓄電池串聯(lián)而成的蓄電池組進(jìn)行不斷檢測(cè)，從而判斷出故障電池， 及時(shí)給出信號(hào)，提醒維護(hù)人員及時(shí)對(duì)蓄電池組進(jìn)行維護(hù)，以避免由于蓄電池組問題 導(dǎo)致系統(tǒng)工作中斷。
(2) 從每只蓄電池取樣線上吸取的電流低于0. 1毫安。
(3) 自動(dòng)檢測(cè)所串聯(lián)的蓄電池只數(shù)。
(4) 自動(dòng)循環(huán)顯示各只蓄電池的電壓及總電壓，同時(shí)顯示故障狀態(tài)標(biāo)志。
(5) 每只電池電壓有四種故障狀態(tài)超上限、超下限、偏離平均上限、偏離平
均下限，對(duì)電池失效判斷的準(zhǔn)確性大大提高。
(6) 采用6位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，顯示內(nèi)容齊全。
(7) 有聲光報(bào)警指示。
(8) 具有實(shí)時(shí)監(jiān)控接口，能通過計(jì)算機(jī)對(duì)蓄電池組的各種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，每只 電池的電壓及狀態(tài)在監(jiān)控軟件界面上一目了然。
(9) 各種功能或保護(hù)參數(shù)易于配置，可以由用戶自己隨時(shí)方便地配置。
(10) 可以方便地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中監(jiān)控。
(11) 由于采用非易失性可擦寫存儲(chǔ)器保存數(shù)據(jù)，配置的參數(shù)在斷電后仍然不會(huì) 丟失。
(12) 以本發(fā)明生產(chǎn)的蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀成本低、體積小、可靠性高。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。 圖l是本發(fā)明的電路原理方框圖。 圖2 是實(shí)施例的以智能模塊和電源為主體的電路原理圖。 圖3 是實(shí)施例的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)電路原理圖。 圖4 是實(shí)施例的數(shù)碼顯示模塊電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖1，智能模塊[2]分別與輸入接口 [3]、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)[4]、編程接口 [5]、通訊接口模塊[6]、數(shù)碼顯示模塊[7]、故障告警電路[8]構(gòu)成電氣連接， 電源[1]為整個(gè)電路提供直流工作電壓和電流，與相關(guān)的部分構(gòu)成電氣連接。智能 模塊在上述相關(guān)電路及軟件的調(diào)度下，構(gòu)成了智能型蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀。
參看圖2，電源[1]由插座CZ1、集成穩(wěn)壓塊U1、電容C1、 C2、 C3、 C4組成， 與電路的其它部分構(gòu)成電氣連接，為相關(guān)部分提供工作電源。從CZ1輸入9 12V直 流電壓，經(jīng)Ul (型號(hào)為LM7805)穩(wěn)壓后輸出5V電壓，再經(jīng)U2 (型號(hào)為LD1117S33C) 穩(wěn)壓后輸出3.3V，為單片機(jī)及相關(guān)電路供電。電阻R2和發(fā)光二極管D2提供電源的 電壓狀態(tài)指示。
智能模塊[2]由高速、高性能單片機(jī)U3構(gòu)成，型號(hào)為C8051F310,其內(nèi)部集 成有振蕩器、在系統(tǒng)可編程的FLASH存儲(chǔ)器、JTAG調(diào)試電路、溫度傳感器、多達(dá)21 路的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)、四個(gè)通用16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、硬件SMBus (12C兼容)、 UART串口、 PCA模塊等，它是本產(chǎn)品的核心控制器件。電阻R1、電容C5給單片機(jī) 提供上電復(fù)位信號(hào)，電阻R3、穩(wěn)壓管U6、電容C6組成穩(wěn)壓電路，與單片機(jī)構(gòu)成電 氣連接，給單片機(jī)的的AD轉(zhuǎn)換電路提供穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)信號(hào)。電容C9、 CIO、晶體 Yl與單片機(jī)U3內(nèi)部的相關(guān)電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)，作為單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘。
編程接口 [5]由插座CZ8、電阻R11組成，與單片機(jī)構(gòu)成電氣連接。單片機(jī)通 過此接口進(jìn)行仿真、編程操作，如果通過獨(dú)立的設(shè)備對(duì)智能模塊[2]編程，則此接 口可以省略。
通訊接口模塊[7]由插座CZ3、電阻R4、 R5、 R6、 R7、光電耦合器U4、 U5組 成，與單片機(jī)構(gòu)成電氣連接。CZ3的第2、 3引腳分別為數(shù)據(jù)接收引腳和數(shù)據(jù)發(fā)送引 腳，第l、 4引腳為通訊用電源。單片機(jī)通過此接口與計(jì)算機(jī)串口或SMS/GPRS/CDMA 模塊連接，以便通過計(jì)算機(jī)直接監(jiān)控或無線遠(yuǎn)程監(jiān)控蓄電池的狀態(tài)和參數(shù)。
故障告警電路[9]由發(fā)光二極管D3、電阻R12、 R13、 R14、三極管VI、電容 C7、蜂鳴器FM1組成，與單片機(jī)構(gòu)成電氣連接。當(dāng)檢測(cè)到蓄電池故障時(shí)，單片機(jī)P3. 1 引腳輸出高電平，通過三極管驅(qū)動(dòng)FM1發(fā)聲，作為故障時(shí)的聲音信號(hào)指示，D3為故 障時(shí)的光信號(hào)指示。
電阻R15、 R16、鬼容C8、跳線器JP1用作外部控制的功能擴(kuò)展，單片機(jī)通過判 斷JP1的短路或開路狀態(tài)來執(zhí)行不同的功能。
參看圖3，輸入接口 [3]由插座CZ5 CZ9組成，提供蓄電池的電壓采樣信號(hào)， B1 B18分別接第1 第18只蓄電池的正極，第18只蓄電池正極即蓄電池組的正極，
此極對(duì)負(fù)極的電壓是蓄電池組的總電壓。
電阻分壓網(wǎng)絡(luò)[4]由電阻R41 R58、 R65 R68、 R73 R78、 R79 R88、 R29、 R38、 U7、 U8組成，與單片機(jī)構(gòu)成電氣連接。經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)形成適當(dāng)?shù)碾妷汉筇峁?給單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，計(jì)算出各只電池的電壓，各電阻的參數(shù)值在圖3中均已標(biāo)示。 電容C21 C38用作抗干擾濾波。圖3中的各網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)與圖1中相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)構(gòu)成 直接的電氣連接。
參看圖4，數(shù)碼顯示模塊[7]由插座1CZ1、集成電路1U1 (型號(hào)為MAX7219)、 LED數(shù)碼管DS1、 DS2、電阻1R2 1R5、電容1C1、 1C2組成，與單片機(jī)構(gòu)成電氣連 接。1CZ1與圖2中的CZ2插座通過導(dǎo)線對(duì)應(yīng)連接，單片機(jī)不斷地通過1CZ1插座給 數(shù)碼顯示模塊輸出信號(hào)，通過1U1驅(qū)動(dòng)，經(jīng)LED數(shù)碼管DS1、 DS2顯示各只蓄電池以及 蓄電池組的電壓值和狀態(tài)標(biāo)志。
權(quán)利要求
1.智能型蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀，輸入接口與串聯(lián)蓄電池組的各只蓄電池的正極相連，經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)形成適當(dāng)?shù)碾妷汉筇峁┙o智能模塊，由智能模塊經(jīng)過運(yùn)算、比較，輸出到數(shù)碼顯示模塊分別顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態(tài)標(biāo)志，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有蓄電池不正常時(shí)通過故障告警電路發(fā)出告警信號(hào)，通過通訊接口模塊實(shí)現(xiàn)參數(shù)的查看或重新配置以及對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其特征是包括以下硬件電路電源[1]為蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀提供直流工作電源；智能模塊[2]內(nèi)含程序存儲(chǔ)器、非易失性可擦寫存儲(chǔ)器、AD轉(zhuǎn)換電路及控制程序；輸入接口[3]模擬量的輸入通道，與智能模塊[2]相連；分壓電阻網(wǎng)絡(luò)[4]用于對(duì)各只蓄電池的電壓進(jìn)行分壓，給智能模塊提供合適的電壓信號(hào)，與智能模塊[2]相連；通訊接口模塊[6]用于與外部通訊，與智能模塊[2]相連；數(shù)碼顯示模塊[7]用于顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態(tài)標(biāo)志，與智能模塊[2]相連。故障告警電路[8]用于聲光告警信號(hào)，與智能模塊[2]相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀，其特征是分壓電阻網(wǎng)絡(luò) [4]不需要隔離元件，直接與各只電池和智能模塊[2]構(gòu)成電氣連接。
全文摘要
智能型蓄電池巡檢監(jiān)測(cè)儀，輸入接口與串聯(lián)蓄電池組的各只蓄電池的正極相連，經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)形成適當(dāng)?shù)碾妷汉筇峁┙o智能模塊，由智能模塊經(jīng)過運(yùn)算、比較，輸出到數(shù)碼顯示模塊分別顯示各只蓄電池以及蓄電池組的電壓值和狀態(tài)標(biāo)志，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有蓄電池不正常時(shí)通過故障告警電路發(fā)出告警信號(hào)。整個(gè)產(chǎn)品不需要人工調(diào)整的元器件。通過使用該技術(shù)，便可提供蓄電池的過電壓告警、欠電壓告警、單只電池電壓偏離各只電池的平均值告警等信息，各種參數(shù)的具體值為多少，均可由用戶通過計(jì)算機(jī)方便地查看或重新配置，能夠通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或集中監(jiān)控。
文檔編號(hào)G01R31/36GK101369006SQ200810021300
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者涂金龍 申請(qǐng)人:涂金龍